抗体酶修改后

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,抗体酶,（,Abzyme),1,内容,抗体酶概念,抗体酶产生的理论基础,抗体酶的制备方法,抗体酶的应用,2,抗体,由抗原诱导产生的，在结构上与抗原高度互补并与抗原具有特异结合功能的免疫球蛋白。,抗体的最显著的特征是,多样性和专一性,3,酶是生物催化剂,酶是一类具有催化功能的生物分子,酶反应有两个主要的特征：,高催化效率、高选择性,1946,年，,Pauling,用过渡态理论阐明酶催化的实质,酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态,(,底物激态,),，从而降低反应能级。,4,对任何化学反应，反应物在变为产物之前，必须获得一定的能量，成为活化态或称,过渡态,。过渡态处于最高能阶上。,过渡态与反应物的能阶之差称为,活化能,。,获得活化能的多少与反应的速度成正比。,过渡态理论是解释酶催化原理的经典理论。,过渡态理论,5,过渡态理论认为，酶与底物的结合经历了一个易于形成产物的过渡态，实际上是降低了反应所需的活化能。,过渡态理论,6,与反应过渡状态结合作用,在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态，,酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的亲和力。,7,1969,年,Jencks,根据抗体结合抗原的高度特异性，与天然酶结合底物的高度专一性相类似的特性，在过渡态理论的基础上首先提出设想：,能与化学反应中过渡态结合的抗体，可能具有酶的活性，催化反应的进行。,1986,年,Lerner,和,Schultz,证实了这一设想。,抗体酶设想,8,抗体酶的发现,Lerner,和,Schultz,分别领导各自的研究小组首次观察到了抗体具有选择性的催化活性。,1986,年美国,Lerner,和,Schultz,两个实验室同时在,Science,上发表论文，报道他们成功地得到了具有催化活性的抗体。,并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为,催化抗体,，即,抗体酶,。,9,1986,年,Schultz,以对硝基苯酚磷酸胆碱酯（,PNPPC,）作为相应的羧酸二酯的过渡态类似物。,诱导产生的抗体酶使水解反应速度加快,12000,倍。,10,抗体酶,抗体酶（,Abzyme,）或催化抗体（,Catalytic antibody),一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。,它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果，是,抗体的高度选择性,和,酶的高效催化能力,巧妙结合的产物。,11,抗体酶具有典型的酶反应特性,与配体,(,底物,),结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶催化反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性；,具有高效催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快,10,2,10,6,倍，有的反应速度已接近于天然酶促反应速度；,抗体酶还具有与天然酶相近的米氏方程动力学及,pH,依赖性等。,12,过渡态理论与抗体酶,如果使抗原最大限度地接近某一特定反应的过渡态，就可能使诱导的抗体在与之结合时发挥催化作用。,用过渡态类似物诱导的抗体所催化的反应并非该类似物本身，而是与其相似的另一种反应。,13,抗体酶的特性,1,、能催化一些天然酶不能催化的反应,有许多化学反应还没有已知酶催化进行,抗体的多样性决定了抗体酶催化反应类型多样性,抗体酶可以根据需要人工裁制,一种对酶促反应过渡态特异的抗体,结合了酶与抗体的优点，既可以起酶促催化作用，又可以起抗体的选择性和专一性结合抗原的作用。,14,抗体酶的特性,2,、有更强的专一性和稳定性,抗体的精细识别使其能结合几乎任何天然的或合成的分子,抗体酶催化反应的介质效应,酯解反应中介质效应 ： 抗体酶在有机溶剂中具稳定性。,脱羧反应中介质效应：有机溶剂引起脱羧反应速率增加。,酰基转移反应中介质效应 ：在疏水溶剂中，活性较高。,15,抗体酶的催化反应类型,1,、转酰基反应,2,、水解反应,3,、,Claisen,重排反应,4,、酰胺合成反应,5 Diels-Alder,反应,6,、转酯反应,7,、光诱导反应,8,、氧化还原反应,9,、脱羧反应,10,、顺反异构化反应,16,抗体酶的制备,将抗体转变为酶可通过诱导法、拷贝法、引入法、化学修饰法等途径。,诱导法,是利用反应过渡态类似物为半抗原制作单克隆抗体，筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶。,拷贝法,主要根据抗体生成过程中抗原,-,抗体互补性来设计的。,引入法,则借助基因工程和蛋白质工程将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，使其获得催化功能。,化学修饰法,对抗体进行化学修饰，使抗体与催化基团相连。,17,诱导法,设计半抗原,选择合适的反应过渡态类似物作为化学模型物,用设计好的半抗原，与载体蛋白（如牛血清白蛋白）偶联制成抗原；将此抗原进行免疫，使宿主针对抗原产生抗体。,产生抗体的脾脏细胞与骨髓瘤细胞相融合，得到的杂交瘤细胞既能产生抗体又能在体外培养；,将杂交瘤细胞克隆化，即能产生单一均匀的抗体。,18,利用过渡态类似物制备抗体酶示意图,19,诱 导法,动物免疫技术和杂交瘤技术有机结合而产生的一种新方法。,利用这种方法所得到的抗体酶催化效果的好坏很大程度上取决于,化学模型物的设计,。,反应过渡态类似物，即半抗原的设计。,20,抗体酶用于有机酯的水解，过渡态类似物磷酸盐和磷酸酯作为免疫原诱导产生的单克隆抗体催化水解反应比未催化反应快,10,4,倍。,酯酶催化反应的过渡态类似物设计,(,方框内为半抗原,),21,拷贝法,用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体，再将此抗体免疫动物并进行单克隆化，获得单克隆的抗抗体。,对抗抗体进行筛选，获得具有原来酶活性的抗体酶。,22,引入法,用基因工程方法改造和制备全新的抗体酶是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备方法。,将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点上，也可以针对性地改变抗体结合区的某些氨基酸序列，以获得高效的抗体酶。,对于已产生的单抗，分析抗体结合部位的氨基酸顺序或对应的碱基顺序。然后通过对抗体酶结合部位氨基酸对应的基因序列进行定点突变，希望能在抗体结合部位换上有催化作用的氨基酸。进而改变抗体酶的催化效率。,23,抗体酶和酶一样也可以用化学修饰法加以改造。,对抗体酶进行结构修饰的关键是找到一种温和的方法在抗体结合位置或附近引入具有催化功能的基因。,游离巯基就是适合的基团之一，它具有高亲核性，易于氧化，能通过二硫化物进行交换反应或亲电反应而选择性修饰的特点。,化学修饰法,24,抗体酶的应用前景,1,、 抗体酶在帮助戒毒方面的应用,Landry,等用可卡因水解的过渡态类似物,-,磷酸单酯为半抗原，产生的单克隆抗体能催化可卡因的分解，其催化活性和血液中催化可卡因的丁酰胆碱酯酶差不多，水解后的可卡因片断失去可卡因刺激功能。,因此，用人工抗体酶的被动免疫也许能阻断可卡因上瘾，达到戒毒目的 。,25,抗体酶用于肿瘤治疗,目前正在发展一种称为抗体介导前药治疗（,ADEPT,）技术，即将能水解前药释放出肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶联，这样酶就会通过和肿瘤结合的抗体而存在于细胞的表面。,前药,( prodrug),是指由具有生物活性的药物经化学修饰后转变为体外无活性的化合物。这种化合物在体内经酶或非酶作用，脱去保护基，释放出母体药物而发挥治疗作用。,26,静脉给药后，当药物扩散至肿瘤细胞的表面或附近，抗体酶就会将前药迅速水解释放出抗肿瘤药物，从而提高肿瘤细胞局部药物浓度，增强对肿瘤的杀伤力，达到提高肿瘤化疗效果的目的。,当然前药只能被抗体酶水解而不能被内源性酶水解，抗原还要尽量减少免疫原性 。,27,抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设计适合于市场需要的蛋白质，即人为地设计制作酶。它是酶工程的一个全新领域。,构建有别于天然功能酶的新酶类，是酶工程研究的又一前沿领地。,28,